情境化非选择题的表格法突破策略

山东 张士亮

新高考生物学等级考试试题的命制依据《中国高考评价体系》(以下简称《评价体系》)和《普通高中生物学课程标准(2017年版2020年修订)》(以下简称《课程标准》)，遵循《评价体系》提出的“一核四层四翼”的总体要求，并以学生的生活、学习和实践、科学实验和探究、生命科学史等情境承载考查内容与考查目标。能否将试题情境中的有效信息提取出来并利用信息和所学生物学知识与技能分析并解决问题，体现了学生学科核心素养的高低。在2021年高考结束后，山东省生物学等级考试试题因部分题目过难引发了热议，其中第25题尤甚，很多学生反映读不懂题。见到原题后，部分教师也说“教学不必用教科书了，没用”。难道真是这样吗？笔者将该题作为训练题提供给2022届高三的学生，用表格法引导学生对该题进行分析教学后，却产生了不同的教学认知。

1.原题呈现

人类γ基因启动子上游的调控序列中含有BCL11A蛋白结合位点，该位点结合BCL11A蛋白后，γ基因的表达被抑制。通过改变该结合位点的序列，解除对γ基因表达的抑制，可对某种地中海贫血症进行基因治疗。科研人员扩增了γ基因上游不同长度的片段，将这些片段分别插入表达载体中进行转化和荧光检测，以确定BCL11A蛋白结合位点的具体位置。相关信息如图所示。

(1)为将扩增后的产物定向插入载体指导荧光蛋白基因表达，需在引物末端添加限制酶识别序列。据图可知，在F1～F7末端添加的序列所对应的限制酶是________，在R末端添加的序列所对应的限制酶是________。本实验中，从产物扩增到载体构建完成的整个过程共需要________种酶。

(2)将构建的载体导入除去BCL11A基因的受体细胞，成功转化后，含F1～F6与R扩增产物的载体表达荧光蛋白，受体细胞有荧光，含F7与R扩增产物的受体细胞无荧光。含F7与R扩增产物的受体细胞无荧光的原因是___________________。

(3)向培养液中添加适量的雌激素，含F1～F4与R扩增产物的受体细胞不再有荧光，而含F5～F6与R扩增产物的受体细胞仍有荧光。若γ基因上游调控序列上与引物序列所对应的位置不含有BCL11A蛋白的结合位点序列，据此结果可推测，BCL11A蛋白结合位点位于__________，理由是_____________。

这是山东省2021年普通高中学业水平等级考试生物学试卷的第25题，总分12分，省平均分不到1分。当笔者将其提供给刚完成一轮复习的高三学生后，观察学生的反应及答题情况，大部分学生感觉无从下手。

2.讲评教学

2.1 基本原理

根据试题内容，笔者引导学生找出相关原理。意图是让学生学会遇到问题时能准确找出相关理论依据，促进知识的迁移与应用。

2.1.1 DNA片段的扩增

(1)扩增方法为PCR，准确对片段扩增的关键是要有相应的引物。引物可以识别(定位)目的基因，与模板链的3′端结合，并使耐高温的DNA聚合酶从引物的3′端连接脱氧核苷酸。

(2)引物的种类(碱基序列)、组合与模板链的结合位置决定了扩增产物的大小。

(3)为将扩增后的产物定向插入载体并发挥作用，需在引物5′端添加限制酶识别序列，该序列经酶切形成的末端应在载体中也存在，以便使扩增产物与载体形成相同的黏性末端而连接在一起。

(4)扩增需要有耐高温的DNA聚合酶。

(5)扩增产物可能是目的基因或调控序列。

2.1.2 构建基因表达载体

(1)基因表达载体可使目的基因在受体细胞中稳定存在，并遗传给下一代，同时使目的基因能够表达并发挥作用。

(2)目的基因需要插入到特定的启动子与终止子之间，且RNA聚合酶与启动子结合后使相应基因正常转录(注意启动子与终止子的位置)。

(3)该过程需要限制酶和DNA连接酶。

2.1.3 原理拓展——限制酶的选择原则

(1)末端相同原则：限制酶要能使扩增产物(或目的基因)与载体产生相同的黏性末端，可选用同种限制酶或不同种但能切出相同末端的限制酶进行酶切。

(2)完整性原则：所选限制酶应不破坏扩增产物(或目的基因)，保留标记基因，保证基因表达载体的完整性。

(3)正确连接原则：保证扩增产物(或目的基因)与载体定向正确连接，防止环化或倒接，一般用不同限制酶切割扩增产物(或目的基因)与载体，使扩增产物(或目的基因)与载体的两端分别形成不同的末端。

2.2 引领点拨

2.2.1 情境信息获取与处理

教师出示表格框架，引导学生阅读分析试题，界定问题，提取并处理解决问题的有效信息，在此基础上找出思路与方法，获取答案。这是对学生关键能力与科学思维培养的关键环节。

信息种类信息内容信息处理背景信息人类γ基因启动子上游的调控序列中含有BCL11A蛋白结合位点,该位点结合BCL11A蛋白后,γ基因的表达被抑制。通过改变该结合位点的序列,解除对γ基因表达的抑制,可对某种地中海贫血症进行基因治疗调控序列中的BCL11A蛋白结合位点结合BCL11A蛋白后,启动子将不能启动相关基因表达条件信息题干文字信息科研人员扩增了γ基因上游不同长度的片段,将这些片段分别插入表达载体中进行转化和荧光检测,以确定BCL11A蛋白结合位点的具体位置扩增γ基因上游不同长度的片段所用技术为PCR,这些片段中有些可能存在BCL11A蛋白结合位点、启动子,经表达载体构建与转化后,通过比较转入不同片段的受体细胞荧光发生情况可确定结合位点的位置题图信息(1)引物不同,与模板链结合位点不同;对双链DNA片段的扩增需要引物对(1)对于同一段DNA模板,引物组合不同,得到的片段长度不同(其中,引物F不同,R相同)

续表

续表

2.2.2 梳理思路

在以上分析的基础上，教师还可让学生梳理出解决问题的思路并给出答案和结论，锻炼其良好的逻辑思维习惯与语言表达能力。

(1)“为将扩增后的产物定向插入载体指导荧光蛋白基因表达，需在引物末端添加限制酶识别序列”，从引物与模板链结合的位置(3′端)及扩增产物和载体中各限制酶识别与切割位点分析，为保证扩增产物的完整性，又能准确插入载体中，故引物5′端不能添加MunⅠ及XhoⅠ识别序列，但可对应使用能切出相同末端的EcoRⅠ、SalⅠ。为使带有启动子的扩增产物接入荧光蛋白基因上游发挥正常作用，应让扩增产物倒接入载体中，故应在F1～F7末端添加的序列所对应的限制酶为SalⅠ，在R末端添加的序列所对应的限制酶是EcoRⅠ。这样只要用MunⅠ、XhoⅠ切割载体，就可以使扩增产物定向连接到载体中。从扩增产物到载体构建完成的整个过程中除了用到EcoRⅠ、SalⅠ、MunⅠ、XhoⅠ这4种限制酶外，扩增时需要用到Taq酶，构建基因表达载体时需要DNA连接酶，共6种酶。

(2)有启动子时，可使载体荧光蛋白基因表达，受体细胞才能发出荧光，否则不发荧光。将构建的载体导入除去BCL11A基因的受体细胞，成功转化后，含F1～F6与R扩增产物的载体的受体细胞有荧光，含F7与R扩增产物的受体细胞无荧光，说明用F1～F6与R作引物扩增产物含有启动子，使荧光蛋白基因表达出了荧光蛋白，而含F7与R扩增产物的载体因无启动子而不能使荧光蛋白基因表达，导致相应的受体细胞无荧光。

(3)向培养液中添加适量的雌激素，会诱导重组载体中启动子P使BCL11A基因表达出BCL11A蛋白，该蛋白与调控序列中的BCL11A蛋白结合位点结合后，荧光蛋白基因的表达被抑制。“含F1～F4与R扩增产物的受体细胞不再有荧光，而含F5～F6与R扩增产物的受体细胞仍有荧光”——说明F1～F4与R扩增产物中有BCL11A蛋白结合位点，而F5～F6与R扩增产物中没有BCL11A蛋白结合位点；又因“若γ基因上游调控序列上与引物序列所对应的位置不含有BCL11A蛋白的结合位点序列”，因此结合位点位于F4所对应调控序列的下游(右侧)，位于F5所对应调控序列的上游(左侧)，所以结合位点位于引物F4与F5在调控序列上所对应序列之间的区段上。

3.教学反思

3.1 试题评价

本题所使用的情境为生命科学史情境，符合《评价体系》的要求，也契合《课程标准》，不偏不怪，只是因思辨强度大，难度高于一般的情境信息题，在答题时间紧迫时，这种感觉会更强烈。

3.2 难点成因

基因工程是生物工程技术的核心，因与人类生产、生活诸方面关系密切而成为教学的重点。又因其抽象及教学实践条件的限制，信息量和思辨强度大，成为教学的难点。此外，对原理的认知缺失、阅读与表达能力不足，科学思维能力的训练不到位，导致学生不能对试题情境中有效信息准确提取与处理，难以组织有效的语言。例如，学生不能发现γ基因、BCL11A基因与荧光蛋白基因终止子位置不同；未注意到载体上荧光蛋白基因的终止子在其左侧，且不能用载体上BCL11A基因启动子P，即荧光蛋白基因无启动子。再如，大多数学生读不懂“γ基因上游调控序列上与引物序列所对应的位置不含有BCL11A蛋白的结合位点序列”这句话的含义，不能准确表达出相关的结论与理由。

3.3 教学启发

3.3.1 研读文件明方向

通过研读《评价体系》《课程标准》，明确评价标准，进而根据《评价体系》和《课程标准》进行教学设计，发挥其教学导向功能。一方面，对基本概念和原理的教学，不仅要准确把握内涵，更要挖掘并拓展其外延，尤其是实践应用与探究。另一方面，对于抽象的知识，尽量用图、表等使之具象化，指导学法，帮助学生深入理解。第三，指导并帮助学生加工知识，使碎片化的知识系统化、体系化，培养学生的科学思维与语言逻辑能力。

3.3.2 调动主体重实践

教学要多措并举，充分调动主体——学生参与教学活动，创造适合的探究实践与思维环境，让学生在做中学，在学中做，实现理论与实践的有机结合。在本题教学中，教师根据题意，首先让学生界定问题的范围——基因工程，然后让学生回顾相关原理，在此基础上，出示表格，引导学生提取信息并处理信息，最后获得答案。最后让学生陈述整个问题解决过程。

3.3.3 师生互动重思维

问题解决的教学过程是教师“导”，学生“思”“做”的过程。在互动中，激发并强化学生良好的思维习惯，体验提取迁移必备知识，应用关键能力去有效“认识问题、分析问题、解决问题”的方法与过程，把教师的间接经验内化为自己的直接经验。

应用表格法进行情境信息题的教学，因其思路清晰，逻辑合理，学生更易于接受，效果显著。当然，方法不是唯一的，合适的才是最好的。同时，任何用于评价的问题，既然符合《课程标准》，作为落实其要求载体的教材，仍然是最好的教学抓手，不可忽视，只是要做到“用教材教”，而不是单纯地“教教材”。